PEEK Kunststoff – Polyetheretherketon für höchste Anforderungen

PEEK, die Kurzbezeichnung für Polyetheretherketon, ist ein teilkristalliner thermoplastischer Hochleistungskunststoff aus der Werkstofffamilie der Polyaryletherketone, kurz PAEK. Der Werkstoff verbindet eine sehr hohe Temperaturbeständigkeit mit ausgezeichneter mechanischer Festigkeit, geringer Feuchtigkeitsaufnahme und hoher Beständigkeit gegenüber zahlreichen Chemikalien.

Damit eignet sich PEEK für Bauteile, bei denen klassische technische Kunststoffe aufgrund hoher Temperaturen, aggressiver Medien oder dauerhafter mechanischer Belastungen an ihre Grenzen gelangen. Typische Anwendungen finden sich im Maschinen- und Anlagenbau, in der Halbleitertechnik, Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt, Elektrotechnik sowie in der chemischen Industrie.

Martan Plastics liefert PEEK als Halbzeug und fertigt daraus auf Wunsch präzise Bauteile, Zuschnitte und Konturen nach Zeichnung oder CAD-Daten.

Was ist PEEK?

PEEK ist ein thermoplastischer Hochleistungskunststoff, dessen Molekülstruktur aus Ether- und Ketongruppen besteht. Diese Struktur sorgt für eine außergewöhnliche thermische und chemische Stabilität.

Als teilkristalliner Kunststoff besitzt PEEK sowohl kristalline als auch amorphe Bereiche. Die kristallinen Bereiche tragen zur hohen Steifigkeit, Festigkeit und Temperaturbeständigkeit bei. Die amorphen Bereiche unterstützen die Zähigkeit des Werkstoffs.

PEEK lässt sich trotz seines anspruchsvollen Eigenschaftsprofils thermoplastisch verarbeiten. Abhängig von Bauteilgeometrie, Stückzahl und Materialqualität kommen unter anderem Extrusion, Spritzguss, Pressverfahren und die spanende Bearbeitung infrage. Weitere werkstoffkundliche Hintergründe finden Sie in unserer ausführlichen PEEK Werkstoffkunde.

Eigenschaften von PEEK Kunststoff

PEEK vereint Eigenschaften, die bei vielen anderen Kunststoffen nur einzeln oder in deutlich schwächerer Ausprägung vorhanden sind.

Hohe Temperaturbeständigkeit

Unverstärktes PEEK kann abhängig von Belastung, Bauteilgeometrie und Werkstofftype bei hohen Dauertemperaturen eingesetzt werden. Als typische maximale Dauergebrauchstemperatur werden häufig Werte von etwa 250 bis 260 °C angegeben. Der Schmelzpunkt liegt bei ungefähr 343 °C.

Entscheidend ist jedoch nicht allein die Umgebungstemperatur. Bei der Werkstoffauswahl müssen zusätzlich die mechanische Belastung, die Einwirkdauer, vorhandene Medien und die geforderte Lebensdauer berücksichtigt werden.

Für einen werkstoffübergreifenden Vergleich finden Sie weitere Informationen unter Hochleistungskunststoffe für extreme Temperaturen.

Hohe mechanische Festigkeit und Steifigkeit

PEEK besitzt eine hohe Zug-, Druck- und Biegefestigkeit. Der Werkstoff bleibt auch unter thermischer Belastung vergleichsweise formstabil und weist eine geringe Kriechneigung auf.

Dadurch eignet sich PEEK für Präzisionsbauteile, die über lange Zeit mechanisch beansprucht werden. Dazu zählen beispielsweise Lagerbauteile, Zahnräder, Führungen, Ventilkomponenten und hochbelastete Konstruktionselemente.

Sehr gute Dimensionsstabilität

Die geringe Feuchtigkeitsaufnahme und die hohe Formbeständigkeit ermöglichen enge Toleranzen und reproduzierbare Abmessungen. Im Vergleich zu feuchtigkeitsaufnehmenden Kunststoffen verändert PEEK seine Dimensionen unter wechselnden Umgebungsbedingungen nur gering.

Diese Eigenschaft ist insbesondere bei Präzisionskomponenten, Messvorrichtungen, Halterungen und mechanischen Funktionsteilen von Bedeutung.

Hohe Chemikalienbeständigkeit

PEEK ist gegenüber zahlreichen Säuren, Laugen, Kohlenwasserstoffen, Ölen, Fetten, Kraftstoffen und organischen Lösungsmitteln beständig. Auch bei höheren Temperaturen bleibt die Medienbeständigkeit vielfach erhalten.

Grenzen bestehen insbesondere gegenüber bestimmten stark oxidierenden Medien und konzentrierten Säuren. Die tatsächliche Eignung sollte deshalb anhand der konkreten Chemikalie, Konzentration, Temperatur, Einwirkdauer und mechanischen Belastung geprüft werden.

Einen ausführlichen Vergleich mit einem besonders chemikalienbeständigen Fluorkunststoff bietet der Beitrag PEEK oder PTFE – chemische Beständigkeit im Vergleich.

Hydrolyse- und Heißwasserbeständigkeit

PEEK weist eine sehr gute Beständigkeit gegenüber heißem Wasser und Wasserdampf auf. Der Werkstoff kann deshalb für wiederholt sterilisierte oder mit Heißwasser beaufschlagte Komponenten eingesetzt werden.

Die konkrete Eignung für Autoklaven, Reinigungsprozesse oder Sterilisationsverfahren hängt von der jeweiligen Materialtype, Temperatur, Zykluszahl und mechanischen Belastung ab.

Gute Verschleiß- und Gleiteigenschaften

PEEK besitzt eine hohe Abriebfestigkeit und ein für einen hochfesten Konstruktionskunststoff günstiges Reibungs- und Verschleißverhalten. Spezielle gleitmodifizierte Qualitäten können diese Eigenschaften zusätzlich verbessern.

Dadurch eignet sich PEEK für:

• Gleitlager
• Lagerbuchsen
• Dichtungsringe
• Führungen
• Rollen
• Verschleißelemente
• Pumpen- und Ventilkomponenten

Gute elektrische Isolationseigenschaften

PEEK besitzt gute dielektrische Eigenschaften und kann auch bei erhöhten Temperaturen als elektrisch isolierender Werkstoff eingesetzt werden. Das macht den Kunststoff für Isolatoren, Steckverbinder, Spulenkörper, Sensorbauteile und Komponenten der Halbleitertechnik interessant.

Für Anwendungen, bei denen elektrische Ladungen gezielt abgeleitet werden müssen, stehen modifizierte, antistatische oder elektrisch leitfähige PEEK-Qualitäten zur Verfügung.

Strahlenbeständigkeit

PEEK verfügt über eine hohe Beständigkeit gegenüber ionisierender Strahlung. Der Werkstoff wird daher unter anderem in der Medizintechnik, Analyse- und Labortechnik sowie bei geeigneter Werkstoffauslegung in strahlenbelasteten Industrieanwendungen verwendet.

Typische technische Kennwerte von unverstärktem PEEK

Die folgenden Angaben dienen als Orientierung. Die tatsächlichen Werte unterscheiden sich je nach Hersteller, Materialtype, Verarbeitungsverfahren, Prüfnorm und Konditionierung.

Eigenschaft	Typischer Orientierungswert
Dichte	ca. 1,30 bis 1,32 g/cm³
Zugfestigkeit	ca. 90 bis 100 MPa
Elastizitätsmodul	ca. 3.600 bis 4.000 MPa
Schmelztemperatur	ca. 343 °C
Maximale Dauergebrauchstemperatur	häufig bis ca. 250–260 °C
Wasseraufnahme	sehr gering
Chemikalienbeständigkeit	sehr hoch
Elektrische Eigenschaften	gut isolierend
Brennverhalten	je nach Materialtype selbstverlöschend

Für die konstruktive Auslegung sollten stets die Datenblätter der konkret vorgesehenen PEEK-Qualität verwendet werden. Orientierungswerte einer allgemeinen Werkstoffgruppe ersetzen keine bauteilbezogene Prüfung.

PEEK-Varianten und Modifikationen

Neben unverstärktem PEEK stehen verschiedene modifizierte Werkstofftypen zur Verfügung. Durch Verstärkungsstoffe oder funktionale Additive lassen sich bestimmte Eigenschaften gezielt verändern.

Unverstärktes PEEK

Unverstärktes PEEK bietet ein ausgewogenes Verhältnis aus Festigkeit, Zähigkeit, Chemikalienbeständigkeit und elektrischer Isolation. Es eignet sich für zahlreiche mechanische und elektrische Bauteile sowie für Anwendungen mit hohen Reinheitsanforderungen.

Naturfarbenes PEEK ist typischerweise beige bis hellbraun. Für optische, technische oder UV-bezogene Anforderungen sind auch schwarze Qualitäten erhältlich.

Glasfaserverstärktes PEEK

Glasfasern erhöhen insbesondere die Steifigkeit, Festigkeit und Dimensionsstabilität. Gleichzeitig kann sich das Verschleißverhalten gegenüber einem metallischen Gegenlaufpartner verändern.

Glasfaserverstärktes PEEK wird häufig für hochbelastete Struktur- und Präzisionsbauteile verwendet, bei denen geringe Verformung wichtiger ist als maximale Zähigkeit.

Kohlefaserverstärktes PEEK

Kohlefasern steigern die Steifigkeit und Festigkeit und können gleichzeitig die Wärmeausdehnung reduzieren. Abhängig von der Zusammensetzung können sich außerdem die Wärmeleitfähigkeit und die elektrische Leitfähigkeit erhöhen.

Kohlefaserverstärktes PEEK eignet sich beispielsweise für hochbelastete Bauteile, Präzisionskomponenten und Anwendungen mit hohen Anforderungen an Maßhaltigkeit und Verschleißfestigkeit.

Gleitmodifiziertes PEEK

Durch Zusätze wie PTFE, Kohlenstofffasern oder Graphit kann das Gleit- und Verschleißverhalten verbessert werden. Solche PEEK-Compounds kommen bevorzugt bei Lagern, Buchsen, Führungen und dynamisch beanspruchten Maschinenelementen zum Einsatz.

Elektrisch ableitfähiges und leitfähiges PEEK

Für die Elektronik- und Halbleiterindustrie stehen antistatische, elektrostatisch ableitfähige und elektrisch leitfähige PEEK-Qualitäten zur Verfügung. Die jeweilige Materialauswahl richtet sich nach dem geforderten elektrischen Widerstandsbereich und der konkreten Anwendung.

PEEK Halbzeuge und Zuschnitte

PEEK ist in unterschiedlichen Halbzeugformen erhältlich. Dazu zählen insbesondere:

• Platten
• Rundstäbe
• Rohre
• Ringe
• Blöcke
• Folien
• Profile
• kundenspezifische Zuschnitte

Für flächige Bauteile und gefräste Komponenten stehen PEEK Platten und individuelle Zuschnitte zur Verfügung. Drehteile, Buchsen, Ringe und rotationssymmetrische Komponenten können aus PEEK Rundstäben gefertigt werden.

Neben naturfarbenen Qualitäten bietet Martan Plastics unter anderem schwarze PEEK Platten und schwarze PEEK Rundstäbe an.

Die Auswahl des geeigneten Halbzeugs hängt von der Bauteilgeometrie, den geforderten Toleranzen, der Faserausrichtung, der Stückzahl und der vorgesehenen Bearbeitung ab.

Bearbeitung von PEEK

PEEK lässt sich fräsen, drehen, bohren, sägen und schleifen. Aufgrund des hohen Materialwerts, der Wärmeentwicklung während der Zerspanung und möglicher innerer Spannungen ist eine materialgerechte Bearbeitung besonders wichtig.

Bei der Zerspanung sollten unter anderem folgende Punkte berücksichtigt werden:

• scharfe und geeignete Werkzeuge
• kontrollierte Wärmeentwicklung
• angepasste Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe
• stabile Werkstückspannung
• geringe Verformung durch Spannkräfte
• geeignete Kühlung
• abgestimmte Bearbeitungsschritte
• mögliche Zwischenentspannung bei komplexen Präzisionsbauteilen

Bei faserverstärkten PEEK-Qualitäten erhöht sich der Werkzeugverschleiß. Je nach Werkstoff und Bauteil können Hartmetall- oder PKD-Werkzeuge sinnvoll sein.

Martan Plastics übernimmt die präzise Kunststoffbearbeitung und fertigt PEEK-Komponenten nach Zeichnung, Muster oder CAD-Daten.

Typische Anwendungen von PEEK

PEEK wird vor allem dort eingesetzt, wo mehrere hohe Anforderungen gleichzeitig erfüllt werden müssen.

Maschinen- und Anlagenbau

Im Maschinen- und Anlagenbau wird PEEK unter anderem für Lagerbuchsen, Führungen, Zahnräder, Dichtungen, Ventilsitze, Rollen und thermisch belastete Konstruktionsteile verwendet.

Der Werkstoff kann metallische Komponenten ersetzen, wenn Gewicht, Korrosionsbeständigkeit, elektrische Isolation oder ein reduzierter Schmierbedarf entscheidend sind.

Medizintechnik

Geeignete medizinische PEEK-Qualitäten können für chirurgische Instrumente, Sterilisationsbehälter, Gerätekomponenten und weitere medizintechnische Anwendungen eingesetzt werden. Für Implantate gelten spezielle Anforderungen an Werkstoffreinheit, Biokompatibilität, Dokumentation und Zulassung.

Nicht jede handelsübliche PEEK-Qualität ist automatisch für medizinische Anwendungen oder den direkten Körperkontakt geeignet. Entscheidend sind die konkrete Werkstofftype, die vorgesehene Anwendung und die erforderlichen Nachweise.

Weitere Informationen finden Sie unter Kunststoffe für die Medizintechnik.

Luft- und Raumfahrt

PEEK ermöglicht leichte und zugleich mechanisch belastbare Komponenten. Typische Anwendungen sind Halterungen, Isolierteile, Kabelkomponenten, Lagerbauteile und konstruktive Elemente in thermisch oder chemisch anspruchsvollen Umgebungen.

Für luftfahrtspezifische Anwendungen müssen Materialtype, Brandverhalten, Rauchgasentwicklung, Rückverfolgbarkeit und branchenspezifische Freigaben geprüft werden. Einen Überblick bietet unsere Seite zu Kunststoffen für die Luft- und Raumfahrt.

Halbleiter- und Elektronikindustrie

In der Halbleiterfertigung wird PEEK für hochpräzise Träger, Isolatoren, Handhabungskomponenten, Prüfadapter und Bauteile in Reinraumprozessen eingesetzt.

Abhängig von der Anwendung können geringe Ausgasung, hohe Reinheit, definierte elektrische Eigenschaften und hohe Maßhaltigkeit erforderlich sein.

Chemie-, Pumpen- und Ventiltechnik

Die Kombination aus chemischer Beständigkeit, mechanischer Festigkeit und Temperaturstabilität macht PEEK für Pumpenteile, Ventilsitze, Dichtungen, Stützringe, Laufräder und medienberührte Konstruktionselemente geeignet.

Vor dem Einsatz muss die Beständigkeit gegenüber dem konkreten Medium unter realen Betriebsbedingungen geprüft werden.

Automobil- und Fahrzeugtechnik

PEEK kann für thermisch hochbelastete Komponenten, Dichtsysteme, Lagerstellen, elektrische Isolierungen und Bauteile im Umfeld von Kraftstoffen, Schmierstoffen oder aggressiven Betriebsmedien eingesetzt werden.

Lebensmittel- und Verpackungstechnik

Geeignete und entsprechend geprüfte PEEK-Qualitäten können für Bauteile in Anlagen der Lebensmittelproduktion verwendet werden. Dazu gehören beispielsweise Führungen, Lager, Dichtungen, Abstreifer und mechanische Funktionsteile.

Eine generelle Lebensmittelkonformität kann aus der Werkstoffbezeichnung PEEK allein nicht abgeleitet werden. Erforderlich sind die passenden Herstellererklärungen und Nachweise für die konkrete Materialtype.

PEEK im Vergleich zu anderen Hochleistungskunststoffen

PEEK ist nicht für jede Anwendung automatisch die wirtschaftlich oder technisch beste Wahl. Abhängig vom Anforderungsprofil können Werkstoffe wie PTFE, PPS, PSU, PPSU, PEI oder PAI geeigneter sein.

Kriterium	PEEK	PTFE	POM
Temperaturbeständigkeit	sehr hoch	sehr hoch	mittel
Mechanische Festigkeit	sehr hoch	gering	hoch
Chemikalienbeständigkeit	sehr hoch	nahezu universell	gut
Verschleißfestigkeit	hoch	abhängig von Modifikation	gut
Dimensionsstabilität	sehr hoch	geringer	hoch
Bearbeitbarkeit	anspruchsvoll	gut	sehr gut
Preisniveau	hoch	mittel bis hoch	niedriger

PEEK eignet sich besonders für Anwendungen, bei denen hohe Temperaturen, mechanische Belastung, Verschleiß und Medienkontakt gleichzeitig auftreten. PTFE wird bevorzugt, wenn eine möglichst umfassende Chemikalienbeständigkeit und sehr geringe Reibung im Vordergrund stehen. POM ist häufig die wirtschaftlichere Lösung für mechanisch beanspruchte Bauteile bei moderaten Temperaturen.

Einen detaillierten Vergleich innerhalb der Hochleistungskunststoffe finden Sie unter PEEK, PPS und PSU im Vergleich. Für Anwendungen im Maschinenbau unterstützt zusätzlich der Vergleich POM, PA oder PEEK bei der Werkstoffauswahl.

Vorteile von PEEK

PEEK bietet insbesondere folgende Vorteile:

• sehr hohe thermische Belastbarkeit
• hohe mechanische Festigkeit und Steifigkeit
• geringe Kriechneigung
• sehr gute Dimensionsstabilität
• geringe Feuchtigkeitsaufnahme
• hohe Chemikalienbeständigkeit
• gute Hydrolysebeständigkeit
• hohe Verschleißfestigkeit
• gute elektrische Isolation
• hohe Strahlenbeständigkeit
• thermoplastische Verarbeitbarkeit
• zahlreiche verstärkte und modifizierte Varianten

Grenzen und Nachteile von PEEK

Trotz seines umfassenden Eigenschaftsprofils besitzt PEEK auch Grenzen.

Der Werkstoff ist deutlich teurer als klassische technische Kunststoffe wie PA, POM oder PET. Eine Verwendung ist deshalb vor allem dann wirtschaftlich, wenn seine besonderen Eigenschaften tatsächlich benötigt werden.

Weitere Einschränkungen sind:

• anspruchsvolle Verarbeitung bei hohen Temperaturen
• hoher Werkzeugverschleiß bei faserverstärkten Qualitäten
• mögliche Spannungsprobleme bei unsachgemäßer Zerspanung
• eingeschränkte Beständigkeit gegenüber einzelnen stark oxidierenden Medien
• aufwendiges Kleben aufgrund der geringen Oberflächenenergie
• qualitätsabhängige Zulassungen und Konformitäten
• Anisotropie bei faserverstärkten oder additiv gefertigten Bauteilen

Eine technische und wirtschaftliche Werkstoffauswahl sollte deshalb immer das gesamte Anforderungsprofil berücksichtigen.

Wann ist PEEK der richtige Werkstoff?

PEEK ist besonders geeignet, wenn ein Bauteil gleichzeitig:

• hohen Temperaturen ausgesetzt ist,
• mechanisch stark belastet wird,
• engen Toleranzen entsprechen muss,
• mit Chemikalien oder Wasserdampf in Kontakt kommt,
• verschleißarm funktionieren soll,
• elektrisch isolieren muss oder
• ein geringeres Gewicht als ein Metallbauteil aufweisen soll.

Bei moderaten Temperaturen oder geringeren Belastungen können wirtschaftlichere technische Kunststoffe ausreichen. Für eine systematische Vorauswahl unterstützt Sie unser Leitfaden zur Materialauswahl für Hochleistungskunststoffe.

PEEK von Martan Plastics

Martan Plastics unterstützt Sie von der Auswahl der geeigneten PEEK-Qualität bis zum fertig bearbeiteten Bauteil. Je nach Anforderung erhalten Sie naturfarbenes, schwarzes, verstärktes oder funktional modifiziertes PEEK als Halbzeug, Zuschnitt oder einbaufertiges Präzisionsteil.

Für eine belastbare Materialempfehlung sind insbesondere folgende Angaben hilfreich:

• Einsatztemperatur und Temperaturverlauf
• mechanische Belastung
• Kontaktmedien und Konzentrationen
• Bauteilabmessungen
• Toleranzen
• Stückzahl
• gewünschte PEEK-Qualität
• erforderliche Normen und Zertifikate
• Zeichnung, Muster oder CAD-Daten

Auf dieser Grundlage lässt sich beurteilen, welche PEEK-Variante, Halbzeugform und Bearbeitungsmethode für Ihre Anwendung technisch und wirtschaftlich geeignet ist.